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振动测试技术和仿真分析技术在耐久振动试验中的应用

更新时间:2009-03-28

引言

随着生产制造技术的不断发展,对运行环境始终处于振动状态的设备的振动状况的研究日渐引起各行各业的高度重视,振动是影响设备可靠性和寿命周期的一个重要因素,巴士空调作为安装在大型载客汽车顶部的工作部件,其运行环境更是长期处在由于路面不平整,车速和运动方向改变,空调工作部件激励车轮、动力传输系统不平衡质量所产生的整体和局部强烈振动中。因此对巴士空调机组进行振动测试以评估其可靠性和耐久寿命是非常必要的一种手段。

要研究巴士空调设备的振动及动态特性问题,考核空调设备适应振动与运行环境的关系,要对巴士空调系统振动测试进行振动测试和信号分析。而辅助以仿真计算,可以在进行试验之前对试验对象的特征有更好的了解,实验前就能够掌握机组上更具风险的部位,更有针对性更快速高效的实现振动测试的目的。

1 仿真计算

1.1 模态计算

在进行振动试验之前,为了对试件能够有一个基本的了解,有针对性的进行振动试验,在试验前需要先进行仿真计算以便对传感器的布点进行指导。仿真计算的依据为试件模型和试验目的。振动测试的目的有两个,一是考核框架的耐久能力,二是考核部件的耐久能力。框架的考核一般通过应力和疲劳累计进行评估,工作部件的考核一般是通过试验过程中的加速度变化和能否正常工作进行评估。

进行仿真计算的第一步,是对要进行试验的试件进行建模,为了提高建模效率,将试件机组简化为框架,将风机、冷凝器、盘管等工作部件等效为集中质量。机组的框架由两部分组成,蒸发器部分框架为玻璃钢材质,冷凝器部分框架为不锈钢材质,两部分通过螺栓连接。

“对于我们糖人而言,唯一的使命就是为孩子们带去甜蜜和快乐。”糖龙说着,糖泪不禁在眼睛里打转。为了拯救糖人国,糖龙只能用这样隐晦的办法冒险地向人类求助了。

耐久试验采用的是随机谱控制方法,随机谱为厂家在长期的空调生产制造过程中采集优化得到的等效路谱。整个试验过程等效于250 000~300 000 km的有效行驶里程。

由于调查是采用半开放的思维导图式问卷,每个调查对象填写的各级子项内容不相同,甚至针对同一内容给出的评价要素名称也不相同。要想得到能被调查对象认可的教师专业发展评价要素,就必须对调查数据进行必要的整理和归纳,具体操作流程如下。(1)合并同类项。将名称相近的评价要素归于同一评价范畴。(2)为调查对象填写的评价要素的等级赋值。其中,a为100分,b为80分,c为60分。(3)将各级分值乘以相应的人数后,再取平均值。这一平均值称为“认可度”。(4)对数据进行归类和排序。

 

表1 试件框架材料表

  

玻璃钢密度 1.6 g/cm3弹性模量 72 Gpa拉伸强度 290 Mpa疲劳极限 150 Mpa不锈钢密度 7.8 g/cm3弹性模量 210 Gpa拉伸强度 520 Mpa疲劳极限 241.8 MPa

  

图1 试件计算模型

 

表2 模态计算部分结果

  

中间梁扭转中间梁上下弯曲

1.2 应力计算

试件随机耐久试验的条件如下表所示:

目前暖通行业主要厂家计算应力的方法都是采用G-Load分析法,通过同等条件的静载来计算应力,这种计算方法简便且可靠性高。同样的加速度试验条件,在0 Hz产生的位移是最大的,这样计算比较保守,有充分的安全余量。

仿真得到的最大应力值和应力有效值均分别小于破坏强度和疲劳强度的10 %,因此机组结构绝对可靠,不存在风险。为了提高试验效率,降低试验成本,在实际测试中不不需要布置应变测点。

试验所使用的试件为用于振动测试的生产准样件,生产版本的配置将参照通过试验的测试样件的配置,确保耐久试验的结果对生产的指导作用。试件使用铁质连接件连接到振动台夹具上,使用等同于产品实际工作的安装方式,模拟产品的实际运行状况。在模态计算得到的关注部位安装传感器。

2 耐久测试试验

2.1 试验样品

儿童睡眠障碍的诊断主要基于睡眠病史询问、睡眠模型监测、日间嗜睡程度评估以及体格检查等方面的系统评估,必要时开展影像学(CT、MRI)、纤维鼻咽镜等其他相关辅助检查等。

2.2 试验控制谱

建完模型之后,进行模态计算,分析频率范围0~100 Hz内的模态振型,评估可能出现最大加速度峰值的位置。

2.3 试验流程

在确保以上两项对系统均无不利影响的情况下,将机组管道使用氮气充压至100 psig,将机组接通调试至正常工作状况,并在试验过程中定时检查管道气压和机组运行状况是否正常。

2.关于体裁(初一学生可能说不出多少种类,就以大概念言之。但课文“提示”或学生手头的参考书有的很具体)。

 

表3 随机耐久试验条件

  

direction RMS Value Max. Accelaration lateral and fore/after 0.34 g 1.02 g vertical direction 0.456 g 1.37 g

  

图2 试件安装照片

 

表4 应力计算部分结果

  

冷凝部分应力计算蒸发部分应力计算上下方向(σmax=22.36 Mpa,σrms=7.45 Mpa) 上下方向(σmax=63.40 Mpa,σrms=21.13 Mpa)

完成上述步骤之后,继续进行产品自激励对试验系统的影响,检查冷凝风扇、马达在工作运行工况下对系统的激励情况。

试验按照先垂向然后再横向最后纵向的次序进行。根据实际经验和仿真结果垂向为机组运行过程中响应最大的方向,其次是横向(左右方向),故按照这样的试验次序进行试验,在每个方向的试验通过,检查管道气压,运行状况没有异常,外观没有可见破坏的情况下再进行下一方向的试验。

试验过程的第一步,是对安装完成的样件及夹具的固有频率进行基准检查,样品及夹具在设计过程中已经通过仿真方法进行过设计指导,但安装完成的系统结构情况较为复杂,所以在试验之前安装完成之后,再进行一次检查,排除因安装操作对试验造成的影响。在5~85 Hz的范围内识别夹具对输入激励的响应。如果发现安装完成的整体系统固有频率在5~85 Hz范围内,则通过增加阻尼、修改夹具配重、安装方式,乃至修改夹具结构的方式来进行调整以减小响应。

本文采用由Masing法则构造的Davidenkov本构模型描述土骨架的非线性滞回特性;将Byrne提出的循环荷载作用下土体塑性体积应变增量公式引入到Biot动力固结方程中用以描述海床累积孔压的增长和液化进程,建立了可液化海床-沉管非线性动力相互作用二维分析模型,根据本文数值模拟结果,得到以下结论:

  

图2 试验其中一个方向的控制谱曲线

 
  

图3 试验中部分传感器采集到的试验数据

存在异常的情况下应停止试验,记录响应试验情况,并判断造成机组试验失效的原因,在不是因机组本身原因造成试验失效的情况下,恢复机组试验条件,并继续试验。因机组本身原因造成的试验失效,则应视为机组未能通过试验。

3 试验结论

从试验采集到的曲线及试验后对机组管道气压运行状况及外观检查的情况来看,机组通过了耐久振动试验考核,从各传感器采集到的数据可以看出,试件在试验中荷载的分布情况与仿真结果给出的结论也比较匹配,所以使用仿真计算的方法来指导耐久振动试验以更快速高效的实现对试件振动耐久试验的考核是可靠的。

从模态分析的结果,可以看出,部件集中质量引起的变形较大,而且部件能否工作是判定耐久试验是否通过的重要标准,因此试验过程中在各工作部件上都布置传感器,以监控其振动水平,并观察结构是否存在破坏。

参考文献:

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[2]王殿鹏, 张超群, 王桂龙. 基于频谱技术的某客车振动测试分析[J]. 农业装备与车辆工程, 2013, 51(8):6-9.

根据稻曲病毒素容易附着在稻种表面的特性,在稻谷播种前,一定要对稻种进行适度紫外线高温或太阳紫外线杀菌处理,或者是用药剂消毒浸种,药剂可以选用强氯精消毒浸种,也可以选用石灰和多菌灵,或用50%甲基托布津可湿性粉剂500倍液浸种24 h,然后捞出催芽、播种。

[3]朱元夫. 结构振动试验计算仿真与相关分析[C],中国宇航学会结构强度与环境工程专委会航天空间环境工程信息网学术讨论会. 2005.

[4]赵峰. 应用测试与仿真方法对水泵机组振动诊断[J]. 噪声与振动控制, 2016, 36(5):155-159.

[5]陈庆涛, 韩丽丽, 杨大海,等. 振动测试和模态仿真在冰箱降噪领域的应用[C],中国家用电器技术大会. 2016.

 
史晓雯,姜震
《环境技术》 2018年第02期
《环境技术》2018年第02期文献

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